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1、第一節(jié)無機(jī)非金屬材料的主角硅、碳,一、碳和硅的存在和性質(zhì) 1存在形態(tài)及常見單質(zhì) 自然界中碳元素既有游離態(tài)，又有化合態(tài)，而硅元素因有親氧性，所以僅有_態(tài)。碳單質(zhì)主要有金剛石、石墨等同素異形體，硅單質(zhì)主要有_和_兩大類。,化合,晶體,無定形,2單質(zhì)的結(jié)構(gòu)、物理性質(zhì)與用途比較,空間網(wǎng)狀,高,軟,石墨,高,半導(dǎo)體,3.化學(xué)性質(zhì)(一般表現(xiàn)為還原性) 寫出下列反應(yīng)的化學(xué)方程式,【答案】(1)(2)(3)(4),二、二氧化硅、硅酸、硅酸鹽及非金屬材料 1SiO2 (1)結(jié)構(gòu) 二氧化硅晶體為_結(jié)構(gòu)，每個Si原子周圍有_個氧原子，每個氧原子周圍有2個硅原子，二氧化硅晶體熔點(diǎn)_，硬度大。 二氧化硅晶體稱作_，根據(jù)

2、晶形和色彩又分為_和瑪瑙。,空間網(wǎng)狀,4,石英,水晶,高,弱,H2SiO32NaOH=Na2SiO32H2O,Na2SiO3CO2H2O=Na2CO3H2SiO3,干燥劑、催化劑,(2)硅酸鹽由硅、氧和金屬元素組成的化合物的總稱 硅酸鹽的表示氧化物組合表示法 如Na2SiO3：_， CaMg3Si4O12：_。 硅酸鈉 硅酸鈉水溶液俗稱_，是無色黏稠液體，常用于制備黏合劑、防腐劑、耐火材料。,Na2OSiO2,CaO3MgO4SiO2,水玻璃,3無機(jī)非金屬材料 (1)常見硅酸鹽材料,石灰石、黏土,純堿、石灰石、石英,(2)特殊含硅材料 SiC(俗稱_)具有金剛石結(jié)構(gòu)，硬度大，可用作砂紙、砂輪的

3、磨料。 含硅4%的硅鋼具有很高的_性，可用作變壓器的鐵芯。 硅橡膠具有耐高溫、耐低溫的性質(zhì)。 分子篩用作_和催化劑。,金剛砂,導(dǎo)磁,吸附劑,2(判一判)下列說法是否正確(填“”或“”) (1)SiO2是沙子、石英、瑪瑙的主要成分 () (2)玻璃、石英玻璃、水泥均是硅酸鹽材料 () (3)SiO2是酸性氧化物，不能與任何酸反應(yīng) () (4)SiO2與CO2是同族元素的氧化物，化學(xué)性質(zhì)相同 () (5)CO2通入硅酸鈉溶液中，有白色沉淀生成，說明酸性H2CO3H2SiO3 () 【答案】(1)(2)(3)(4)(5),1.熔沸點(diǎn) 一般情況下，非金屬單質(zhì)熔沸點(diǎn)低，硬度小，但硅、金剛石熔沸點(diǎn)高，硬度

4、大，其中金剛石為自然界中硬度最大的物質(zhì)，所以可用金剛石制作鉆頭和切割工具。 2導(dǎo)電性 一般情況下，非金屬單質(zhì)為絕緣體，但硅為半導(dǎo)體，石墨是電的良導(dǎo)體，所以晶體硅可作半導(dǎo)體材料，石墨可作電極。,碳、硅及其化合物的特性與應(yīng)用,3SiO2作為酸性氧化物的特性 (1)一般情況下，只有堿性氧化物與酸反應(yīng)，酸性氧化物只與堿反應(yīng)，不與酸反應(yīng)，但SiO2是酸性氧化物，卻能與氫氟酸反應(yīng)：SiO24HF=SiF42H2O，所以不能用玻璃容器盛放氫氟酸，而用氫氟酸刻蝕玻璃。 (2)一般情況下，酸性氧化物與水反應(yīng)生成相應(yīng)的酸，如CO2H2OH2CO3，但SiO2不溶于水，不與水反應(yīng)。,5硅酸和硅酸鹽的溶解性 一般情況

5、下，大多數(shù)酸溶于水，如鹽酸、醋酸、碳酸，但硅酸卻不溶于水。 硅酸鹽大多難溶于水，常見可溶性硅酸鹽是Na2SiO3，其水溶液俗稱水玻璃，是制備硅膠和木材防火劑等的原料。,(2012南昌高三模擬)A、B同主族且都是短周期元素，含A元素的一種單質(zhì)是一種重要的半導(dǎo)體材料，含A元素的一種化合物C可用于制造高性能的現(xiàn)代通迅材料光導(dǎo)纖維，C與燒堿反應(yīng)生成含A元素的化合物D。請回答下列問題： (1)C、D的化學(xué)式分別為_、_。 (2)易與C發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的酸是_，反應(yīng)的化學(xué)方程式是_。 (3)將C與純堿混合高溫熔融時也發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成D，同時還生成B的最高價氧化物E；將全部的E與全部的D在足量的水中混合后，又發(fā)

6、生化學(xué)反應(yīng)生成含A的化合物F。,寫出生成D和F的化學(xué)反應(yīng)方程式：_ _。 要將純堿高溫熔化，下列可選用的儀器是_。 A普通玻璃坩堝B石英玻璃坩堝 C試管 D鐵坩堝 (4)下列關(guān)于C和E的性質(zhì)比較正確的是_。 AC和E均與生石灰反應(yīng)生成鹽 BC和E的熔點(diǎn)和硬度相似 CC和E均與水反應(yīng)生成相應(yīng)的酸 DC和E均能與燒堿溶液反應(yīng)，與任何酸均不反應(yīng),【破題技巧】首先根據(jù)A元素的單質(zhì)及其化合物的性質(zhì)推斷出A為Si，然后依據(jù)A、B在元素周期表中的位置關(guān)系得出B為碳，之后結(jié)合SiO2的特性解答。 【精講精析】(1)A元素的單質(zhì)可作半導(dǎo)體材料，含A元素的化合物C是制造光導(dǎo)纖維的原料，可知A為硅元素，C為SiO2

7、，D為Na2SiO3。由A、B同主族且都是短周期元素可知B為碳。(2)C為SiO2，能與SiO2反應(yīng)的酸只有氫氟酸。(3)SiO2與Na2CO3高溫下反應(yīng)生成Na2SiO3和CO2，故含SiO2的材料(普通玻璃、石英玻璃)以及Al2O3等都能與Na2CO3在高溫下反應(yīng)，故不能用以上材質(zhì)的坩堝熔融Na2CO3。(4)C為SiO2、E為CO2。A項，二者均為酸性氧化物，與堿性氧化物CaO均生成鹽；B項，SiO2熔點(diǎn)、硬度大，CO2為氣體，熔點(diǎn)、硬度?。籆項，SiO2與H2O不反應(yīng)；D項，SiO2與HF反應(yīng)。,【解析】A項，硅酸鈉本身是一種粘合劑，易造成磨口玻璃塞與瓶口粘結(jié)；B項，兩反應(yīng)條件不同，反

8、應(yīng)是溶液中反應(yīng)，強(qiáng)酸可制弱酸，而高溫條件下，CO2是氣體，逸出促使反應(yīng)發(fā)生；C項，SiO2只與氫氟酸這一種酸反應(yīng)且生成的不是鹽；D項正確。 【答案】D,從沙灘走到用戶的過程探究,(2012湛江徐聞一中質(zhì)檢)晶體硅是一種重要的非金屬材料，制備純硅的主要步驟如下： 高溫下用過量的碳與二氧化硅反應(yīng)制得粗硅； 粗硅與干燥的HCl氣體反應(yīng)制得SiHCl3(Si3HCl=SiHCl3H2)； SiHCl3與過量的H2在1 0001 100 反應(yīng)制得純硅，已知SiHCl3能與水劇烈反應(yīng)，在空氣中易自燃。,請回答： (1)第一步，制備粗硅的化學(xué)方程式為_， 氧化劑是_。 (2)粗硅與HCl反應(yīng)完全后，經(jīng)冷凝得

9、到的SiHCl3(沸點(diǎn)33.0 )中含有少量SiCl4(沸點(diǎn)57.6 )和HCl(沸點(diǎn)84.7 )，提純SiHCl3可采用_的方法。 (3)已知SiHCl3遇水劇烈反應(yīng)生成H2SiO3、HCl和H2，其化學(xué)方程式為_。 (4)H2還原SiHCl3過程中若混入O2，可能引起的后果是 _ _。,(5)實驗室用SiHCl3與過量的H2反應(yīng)制取純硅的裝置如圖所示(加熱器和夾持裝置略去)：,裝置B中的試劑是_，裝置C需水浴加熱，目的是 _。 反應(yīng)一段時間后，裝置D中可觀察到有晶體硅生成，D中發(fā)生的反應(yīng)的化學(xué)方程式是_。 為保證實驗的成功，操作的關(guān)鍵除題中已告知的以外，你認(rèn)為最重要的還有：_ _(說出三點(diǎn)

10、)。,【精講精析】(1)根據(jù)化合價升降，可確定SiO2為氧化劑；(2)因為題設(shè)中給出的信息為SiHCl3、SiCl4、HCl的沸點(diǎn)不同，應(yīng)用沸點(diǎn)差異進(jìn)行分離，采用分餾法；(3)根據(jù)題中產(chǎn)物，利用化合價升降和觀察法不難配平方程式為SiHCl33H2O=H2SiO33HClH2；(4)因為H2與O2混合加熱易爆炸，同時O2氧化SiHCl3；(5)因為SiHCl3與H2O反應(yīng)，所以B中應(yīng)放濃H2SO4干燥劑。依據(jù)題設(shè)信息(SiHCl3能與水劇烈反應(yīng)，在空氣中易自燃)可知加熱前要先排盡裝置中的空氣及C、D裝置中的水蒸氣。,2(雙選)(2012梅州培英中學(xué)檢測)下列實驗方案敘述正確的是() A利用SiO

11、2與水反應(yīng)制備H2SiO3 C同濃度的Na2CO3溶液的堿性比Na2SiO3溶液的強(qiáng)，說明酸性H2CO3H2SiO3 D將CO2通入Na2SiO3溶液中，根據(jù)現(xiàn)象可說明酸性H2CO3H2SiO3,【解析】A項，SiO2與水不反應(yīng)；C項，事實上Na2CO3比Na2SiO3的水解程度小，堿性弱。 【答案】BD,誤區(qū)警示碳、硅及其化合物性質(zhì)的類推誤區(qū),【解析】A項，生成的NO2仍具污染性，且NO具有氧化性，氧化CO生成N2和CO2；B項，NaCl對溶液的堿性無影響，不變色；C項，酸性KMnO4氧化SO2被吸收而CO2不被吸收，濃H2SO4作干燥劑；D項，SiO2與氫氟酸反應(yīng)。 【答案】C,【答案】B

12、,3(2011山東高考)某短周期非金屬元素的原子核外最外層電子數(shù)是次外層電子數(shù)的一半，該元素() A在自然界中只以化合態(tài)的形式存在 B單質(zhì)常用作半導(dǎo)體材料和光導(dǎo)纖維 C最高價氧化物不與酸反應(yīng) D氣態(tài)氫化物比甲烷穩(wěn)定 【答案】A,【解析】減少CO2生成糖類。,【答案】C,高考題組二碳、硅及其化合物的實驗探究 5(2011福建高考)牙膏樣品中碳酸鈣的定量測定 利用下圖所示裝置(圖中夾持儀器略去)進(jìn)行實驗，充分反應(yīng)后，測定C中生成的BaCO3沉淀質(zhì)量，以確定碳酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。,依據(jù)實驗過程回答下列問題： (1)實驗過程中需持續(xù)緩緩?fù)ㄈ肟諝狻Ｆ渥饔贸丝蓴嚢鐱、C中的反應(yīng)物外，還有：_； (2)C中反

13、應(yīng)生成BaCO3的化學(xué)方程式是_。 (3)下列各項措施中，不能提高測定準(zhǔn)確度的是_(填標(biāo)號)。 a在加入鹽酸之前，應(yīng)排凈裝置內(nèi)的CO2氣體 b滴加鹽酸不宜過快 c在AB之間增添盛有濃硫酸的洗氣裝置 d在BC之間增添盛有飽和碳酸氫鈉溶液的洗氣裝置,(4)實驗中準(zhǔn)確稱取8.00 g樣品三份，進(jìn)行三次測定，測得BaCO3平均質(zhì)量為3.94 g。則樣品中碳酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為_。 (5)有人認(rèn)為不必測定C中生成的BaCO3質(zhì)量，只要測定裝置C在吸收CO2前后的質(zhì)量差，一樣可以確定碳酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。實驗證明按此方法測定的結(jié)果明顯偏高，原因是 _。,【解析】B中生成的CO2氣體，在除去了CO2的空氣作用下，可

14、全部排入到C中與Ba(OH)2反應(yīng)，提高實驗的準(zhǔn)確性。B中反應(yīng)發(fā)生前，裝置內(nèi)若殘留有CO2，會影響測量的準(zhǔn)確度；滴加鹽酸過快，有可能導(dǎo)致CO2不能被C中Ba(OH)2全部吸收；因水對BaCO3質(zhì)量不產(chǎn)生影響，Ba(OH)2又是足量的，故揮發(fā)出的HCl不會影響CO2的吸收，答案為c、d。3.94 g BaCO3的物質(zhì)的量是0.02 mol，由碳守恒知樣品中含有0.02 mol CaCO3，質(zhì)量為2 g，其質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25%。直接測量C裝置實驗前后的質(zhì)量，可求出生成的CO2的質(zhì)量，但因從B中出來的還有水蒸氣、HCl氣體等，會導(dǎo)致測量結(jié)果偏高。,【答案】(1)把生成的CO2全部排入C中，使之完全被Ba(OH)2溶液吸收 (2)Ba(OH)2CO2=BaCO3H2O (3)c、d(4)25% (5)B中的水蒸氣、HCl氣體等進(jìn)入裝